顫振試驗的案例
大型滅火/水上救援水陸兩棲飛機全機模型顫振風洞試驗順利完成
大型滅火/水上救援水陸兩棲飛機全機模型顫振風洞試驗順利完成
2023-07-04 10:27:39
近日，大型滅火/水上救援水陸兩棲飛機(AG600)全機模型顫振風洞試驗在 FL-13 風洞順利完成。本期試驗由中航通飛華南飛機工業有限公司提出,試驗目的是測定顫振臨界速度和顫振頻率，為飛機顫振特性分析提供試驗數據支持,驗證顫振計算方法的有效性。
模型安裝后測得的模態頻率與地面共振試驗吻合良好，試驗工作得到了適航審定中心的全面認可，順利通過了試驗制造符合性檢查。
本期試驗是AG600飛機首次全機顫振試驗，整個試驗過程順利，為后續 AG600飛機顫振試飛以及飛行包線外擴提供了重要的試驗數據支撐。
展開 機翼振動模態試驗與顫振分析
以一個大展弦比機翼的標準模型作為研究對象，對于機翼根部固支情況的結構進行模態測量并與有限元模型的固有振動模態數值計算結果進行對比，利用試驗所得模態參數，對結構有限元模型作出相應調整。利用調整后的模型進行氣動彈性顫振分析
機翼振動模態試驗與顫振分析.pdf
飛機設計師是如何解決復雜的顫振難題的？
由于理論分析和試驗模型在對真實飛機的模擬上存在固有的不足，飛機顫振飛行試驗處于防顫振研究的最終環節，既以各項計算、風洞試驗和地面試驗的結果為基礎，又是這些工作的補充和鑒定。
顫振試飛是每架新機或重大改型飛機必須進行的Ⅰ類風險科目，也是中國民航適航規章（CCAR-25部）中明確規定必須完成的科目，其過程充滿了未知和風險。進行顫振試飛時，試驗機其實是在"亞臨界"狀態下進行的，試飛員在空中通過既定的激勵方法和程序，誘發飛機產生"顫振",從而達到試驗的目的。顫振試飛必須進行直至限制速度的各種速度，以驗證在整個規定的飛行限制速度包線范圍內，所有的飛機臨界構形都無任何顫振現象，以及在通過外推飛行試驗數據得到的1.15倍限制速度之內，沒有任何氣動彈性不穩定性出現。因而，飛機顫振飛行試驗成為驗證新機和型號改型的顫振安全性必不可少、最有說服力的關鍵環節。
文中部分數據，圖片來源網絡，不做商業使用。
展開 機翼的顫振問題!
顫振，彈性結構在均勻氣（或液）流中受到空氣（或液體）動力、彈性力和慣性力（見達朗伯原理）的耦合作用而發生的大幅度振動，它是氣動彈性力學中最重要的問題之一。
飛行器、高層建筑和橋梁等結構都可能發生顫振。顫振常導致災難性的結構破壞，1940年美國的塔科馬海峽橋因顫振而倒塌就是一個例子。
顫振問題在飛行器中尤為突出。設計飛機時，首先通過結構分析軟件在飛機的結構有限元基礎上引進空氣動力載荷，通過計算分析得到飛機的顫振速度。然后在風洞中進行模型試驗以確認顫振臨界速度。飛機樣機生產出來后，還需進行實機的飛行顫振試驗，通過實驗要求后方能定型。
發生顫振的必要條件
結構上的瞬時氣動力與彈性位移之間有位相差，因而使振動的結構有可能從氣流中吸取能量而擴大振幅。
圖1為彎扭顫振中機翼吸取能量的示意圖，圖中以1/8振動周期為間隔描繪出機翼某一橫截面在一個振動周期內的位移（包括彎曲位移和扭轉位移），并示意地表示出氣動力在彎曲位移上作的功。其中扭轉位移的位相就是氣動力的位相。
圖1a表示彎曲位移（即撓度）和氣動力同位相的情況，氣動力在一個周期內對機翼作的正功和負功相互抵消；圖1b則表示氣動力落后于彎曲位移π/2的情況，由于氣動力總作正功，機翼不斷從氣流中吸取能量。
除了能量輸入外，還必須有一定的相對氣流速度才能發生顫振。在速度較低的情況下，結構所吸取的能量會被阻尼消耗而不發生顫振，只有在速度超過某一值時，才會發生顫振。
若吸取的能量正好等于消耗的能量，則結構維持等幅振動，與此狀態對應的速度稱為顫振臨界速度v（簡稱顫振速度）。當氣流速度跨越顫振速度時，振動開始發散。
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機翼的顫振問題概述
顫振，彈性結構在均勻氣（或液）流中受到空氣（或液體）動力、彈性力和慣性力（見達朗伯原理）的耦合作用而發生的大幅度振動，它是氣動彈性力學中最重要的問題之一。
飛行器、高層建筑和橋梁等結構都可能發生顫振。顫振常導致災難性的結構破壞，1940年美國的塔科馬海峽橋因顫振而倒塌就是一個例子。
顫振問題在飛行器中尤為突出。設計飛機時，首先通過結構分析軟件在飛機的結構有限元基礎上引進空氣動力載荷，通過計算分析得到飛機的顫振速度。然后在風洞中進行模型試驗以確認顫振臨界速度。飛機樣機生產出來后，還需進行實機的飛行顫振試驗，通過實驗要求后方能定型。
發生顫振的必要條件
結構上的瞬時氣動力與彈性位移之間有位相差，因而使振動的結構有可能從氣流中吸取能量而擴大振幅。圖1為彎扭顫振中機翼吸取能量的示意圖，圖中以1/8振動周期為間隔描繪出機翼某一橫截面在一個振動周期內的位移（包括彎曲位移和扭轉位移），并示意地表示出氣動力在彎曲位移上作的功。其中扭轉位移的位相就是氣動力的位相。圖1a表示彎曲位移（即撓度）和氣動力同位相的情況，氣動力在一個周期內對機翼作的正功和負功相互抵消；圖1b則表示氣動力落后于彎曲位移π/2的情況，由于氣動力總作正功，機翼不斷從氣流中吸取能量。除了能量輸入外，還必須有一定的相對氣流速度才能發生顫振。在速度較低的情況下，結構所吸取的能量會被阻尼消耗而不發生顫振，只有在速度超過某一值時，才會發生顫振。若吸取的能量正好等于消耗的能量，則結構維持等幅振動，與此狀態對應的速度稱為顫振臨界速度v（簡稱顫振速度）。當氣流速度跨越顫振速度時，振動開始發散。
展開 無人機氣動彈性與控制綜述
[17] 鄒叢青，陳桂彬.機翼/外掛顫振主動抑制的控制律研究[J].力學學報，1991，23(3):274-282.
[18] 宗捷，鄒叢青，孫慶民.氣動彈性系統的陣風減緩與顫振主動抑制[J].飛行力學，1995(4):76-82.
[19] 吳志剛，楊超.主動氣動彈性機翼的顫振主動抑制與陣風減緩研究[J].機械強度，2003，25(1):32-35.
[20] 宋晨，吳志剛，楊超.二元機翼滑模變結構控制顫振主動抑制[J].北京航空航天大學學報，2010，36(12):1400-1403.
[21] 王囡囡，侯友夫.基于動柔度法的二元機翼顫振主動控制試驗研究[J].組合機床與自動化加工技術，2013(4):27-31.
[22] 張恩陽，宋榮志，馮琨程，等.具有間隙非線性的全動舵系統的顫振分析[J].兵器裝備工程學報，2016，37(1):136-141.
展開 廖健等：潛艇操舵系統噪聲綜述
Double loop design
傳動裝置中舵桿軸與舵葉壓力中心、舵質心三點的相對位置是決定舵系統顫振的直接因素。舵系統的顫振本質上是水流沖擊舵葉產生的能量大于舵系統結構阻尼產生的能耗，引發的水動力自激顫振。過平衡舵由于壓力中心位于舵桿軸之前，誘發顫振的可能性小。平衡舵和不平衡舵舵桿軸和壓力中心重合或落在距舵葉導緣1/4舵舷長內，更易誘發顫振。潛艇舵系統的顫振不同于飛機機翼顫振，飛機機翼顫振一般在速度高達100 kn以上才會產生，將引發機體劇烈振動，甚至影響正常飛行。而潛艇低航速舵只會發生不同于經典顫振的弱顫振，其不會對舵葉結構和系統造成破壞，但會激發水動力噪聲[12]。肖清等[13]研究表明，質心到舵桿軸的距離越小，越有利于提高顫振速度，即水翼相對水流發生顫振時的臨界速度；減小舵葉質量，有利于提高顫振速度；提高舵軸的扭轉剛度也有利于提高顫振速度。鄭旭等[14]研制了舵翼顫振的試驗裝置，試驗表明，存在臨界來流速度，大于該速度時舵翼開始振動，且隨著來流速度增大，舵翼振動幅值也隨之增大。鑒于潛艇舵低速顫振的危害，俄羅斯設計編制了用于新研潛艇舵系統顫振校核的程序[12]。
4.
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